KR100474800B1

KR100474800B1 - 이온발생기 및 그를 구비하는 기상조절장치

Info

Publication number: KR100474800B1
Application number: KR10-2001-0076804A
Authority: KR
Inventors: 홍성모
Original assignee: 홍성모
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2005-03-10
Also published as: KR20030046611A

Abstract

본 발명은 대기중에 이온을 방출하여 기상상태를 변화시킬 수 있도록 하는 이온발생기 및 그를 이용한 기상조절장치에 관한 것으로, 종래의 이온발생기 및 기상조절장치들은 강한 전계를 이용하여 대기중의 기체를 이온화시키는 데에는 성공적으로 작용하게 되지만 생성된 많은 양의 이온들이 확산되지 못하고 정체되어 넓은 지역의 기상상태를 효과적으로 변화시킬 수 없게 되는 문제가 있었던 바, 프레임(10)의 내상부에 부피가 다른 3개의 장방형 이온발생틀(21)(22)(23)을 각 면이 일정간격으로 이격되도록 중첩 설치하고, 프레임(10)의 내하부에 송풍팬(30)을 설치하여 이온발생기(1)를 구성한 것과, 이 이온발생기(1)를 지면으로부터 일정거리 이격시켜 설치한 대지전극판(40)의 내부에 삽입 설치한 것 등을 특징으로 하는 본 발명에 의하면 대기의 기체성분을 이온화 및 전극화하여 발생된 이온들을 넓고 높은 범위까지 작용시킬 수 있게 되므로 기상조절의 효율성과 경제성을 도모할 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있게 된다.

Description

이온발생기 및 그를 구비하는 기상조절장치 { a ion generator and a atmospheric control system using the ion generators }

본 발명은 대기중에 이온을 방출하여 기상상태를 변화시킬 수 있도록 하는 이온발생기 및 그를 이용한 기상조절장치에 관한 것으로, 더 자세하게는 고압전류를 통해 공기중에 포함된 산소, 질소 등의 기체를 이온화 및 전극화하여 대기중으로 방출할 수 있도록 하고, 방출되는 이온을 이용하여 이온 방출지역의 기상을 변화시킬 수 있도록 한 것에 관한 것이다.

일반적으로 기상조절시스템은 공기 이온의 농도나 대기의 극전도율의 가변성과 고유치를 감안하며, 대기과정 조절방법, 대기과정 조절을 위한 기술적 체제를 병합하고, 전체적이면서도 국지적인 지구물리학, 응용기상학 부문과 관련지을 수 있다.

이렇듯 지구물리학, 응용기상학 부문에 관련된 기상조절시스템은 비행장, 고속도로, 항구 등과 대도시의 스모그, 더 나아가서는 홍수피해 등 악천후 기상조건 등으로부터 인명과 시설을 보호하는 데에 이용할 수 있으며, 또한 생태학적(환경보호) 목적이나 산업, 농업적 목적에도 이용할 수 있다.

종래에 있어서 비행장, 고속도로, 항구 등에서 스모그나 안개를 제거하고자 할 때에는 연료를 연소하는 연소실에서 생성되는 따뜻한 공기를 해당 지역의 대기중으로 강제 송풍시키는 대형 열 송풍기를 이용하는 방식이 사용되었던 바, 이와 같은 열송풍에 의한 기상조절방법은 따뜻한 공기 송풍지역의 안개나 스모그 등을 주어진 영역위에서 흩어지게 하는 데에 비교적 성공적으로 작용할 수 있게 되지만 많은 양의 연료를 사용하여야 하므로 경제적인 측면에서 많은 문제점을 야기시키게 되고, 대기의 기상관계에만 국한되어 사용할 수 있는 제한이 많은 관계로 보편화에는 더 많은 연구가 필요하다.

이에 고압 전류를 이용하여 공기중의 포함된 산소와 질소 등의 기체를 이온화하고 이들 이온을 대기중으로 방출하는 이온방출을 통한 기상조절에 대한 연구가 세계 각국에서 활발히 진행되고 있는 실정이다.

잘 알려진 대로 대기중에는 다양하고 많은 양의 이온이 존재하며, 이 이온들은 공기의 움직임이나 대기 구성요소의 영향에 따라 그 위치를 바꾼다.

즉, 공간전하 형태의 이온들은 지구 표면의 전자기장의 영향에 따라 양극을 띠는 경우에는 지표면쪽으로, 음극을 띠는 경우에는 지표면에서 먼 쪽으로 이동하는 경향을 보이며, 이러한 식으로 지표면에 대해 수직적인 흐름을 만들어낸다.

이와 같은 이온의 상승이동 과정에서 전기적으로 중성을 띠는 분자들의 결집이 생겨나고, 소위 경이온이라는 반경 10^-8~10^-7cm인 분자의 전하적 집합체가 형성되며, 이는 지구 전기장에서 괄목할 만한 운동성(1.5~2.0cm2/s)을 지닌다.

이러한 이온과 물분자의 결합은 공기의 국지적 가열을 초래하고 상승효과를 가져오는 바, 공기의 대류현상을 초래하는 이러한 근본적인 메카니즘은 이온 흐름의 형성에 기초하는 것이다.

공기 대류현상을 보다 강화하기 위해서 인공적으로 상승기류를 만들어낼 때에는 강력하고 맥동적인 전극화와 이에 따른 공기의 이온화를 필요로 하며, 이 결과로 인해 음극을 띠는 경분자 집합체만 형성되는 것이 아니라 양 전하를 가지는 중이온도 형성된다.

양극을 띠는 이온은 지표면으로 이동하려는 성질을 갖게 되고, 질소분자와 같이 무거운 것들은 경분자에 비해 10,000배 낮은 속도를 가지며 대류현상을 방해하는 이온 스모그를 형성하는 경향을 보인다.

한편 질소와 산소는 대기를 구성하는 기본적 요소이며, 대기 대류흐름을 생성시키는 원리는 대기 구성 기체의 이온화를 선택적으로 시키는 데 있다.

즉, 대기가스 속에 있는 액체, 고체 혼합물의 부분들과 결합함으로써 질소분자의 중이온형성으로의 경향을 고려하면서 먼저 대기의 산소성분(산소원자, 산소분자, 오존)의 이온화를 일으킨다.

흔히 대기 이온화를 실행할 때는 강한 전계를 이용하는 바, 종래에 제안된 이온발생기 및 그를 이용한 기상조절장치들은 강한 전계를 이용하여 대기중의 기체를 이온화시키는 데에는 성공적으로 작용하게 되지만 생성된 많은 양의 이온들이 확산되지 못하고 정체되어 넓은 지역의 기상상태를 효과적으로 변화시킬 수 없게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 종래의 실정을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 강한 전계를 이용하여 대기중의 기체성분으로부터 발생시킨 이온들을 효율적으로 확산 방출시킬 수 있도록 하는 이온발생기를 제공하는 데에 있는 것이며, 그 다른 목적이 상기 이온발생기를 통해 보다 넓은 지역의 기상상태를 확실하게 조절할 수 있도록 하는 기상조절장치를 제공하는 하는 데에 있는 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 프레임의 내상부 중앙에 부피가 다른 3개의 장방형 이온발생틀을 각 면이 일정간격으로 이격되도록 중첩 설치하고, 프레임의 내하부 중앙에 이온발생틀에서 발생된 이온들을 상부로 부유시킬 수 있도록 하는 송풍팬을 설치하여 이온발생기를 구성한 것과, 지면으로부터 일정거리 이격시켜 설치한 대지전극판의 내부에 다수의 이온발생기를 삽입 설치한 것 등을 특징으로 하며, 이하 그 구체적인 기술내용을 첨부도면에 의거하여 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 1에서 도 6까지에는 본 발명에 따른 이온발생기가 도시되어 있는 바, 본 발명의 이온발생기(1)는 장방형의 프레임(10)의 내상부 중앙에 부피가 서로 다르고 상부면이 개방된 3개의 장방형 이온발생틀(21)(22)(23)을 각 면이 일정간격으로 이격되도록 중첩 설치하고, 내측 이온발생틀(21)과 외측 이온발생틀(23)에 (+)극성의 고압전류를 인가하는 동시에 중앙 이온발생틀(22)에 (-)극성의 고압전류를 인가하여 각 이온발생틀(21)(22)(23)의 사이에서 대기중의 기체를 이온화할 수 있도록 하는 한편, 프레임(10)의 내하부 중앙에 각 이온발생틀(21)(22)(23)에서 발생된 이온들을 상부로 부유시킬 수 있도록 하는 송풍팬(30)을 설치하여서 되는 것이다.

본 발명의 이온발생기(1)에 있어서 각 이온발생틀(21)(22)(23)은 도 4a에서 도 6b와 같이 전극봉이 수직방향과 수평방향으로 배열된 장방형의 하부체(21a)(22a)(23a)의 상부에 하부체(21a)(22a)(23a)의 폭과 길이보다 큰 직경의 확산링(21b)(22b)(23b)이 이격 설치되고, 하부체(21a)(22a)(23a)의 각 모서리부와 확산링(21b)(22b)(23b))의 사이에 연결전극봉(21c)(22c)(23c)이 설치된 형태를 갖으며, 아울러 내측 이온발생틀(21)과 외측 이온발생틀(23)의 하부체(21a)(23a)의 바닥면 전극봉과 사방면 전극봉이 각각 세로방향과 수평방향으로 배열되고, 중앙 이온발생틀(22)의 하부체(22a) 바닥면 전극봉과 사방면 전극봉이 각각 가로방향과 수직방향으로 배열된 형태를 갖는다.

한편 도 7 및 도 8에는 상기 이온발생기(1)를 이용한 기상조절장치가 도시되어 있는 바, 본 발명의 기상조절장치는 다수의 설치구멍(41)이 일정 간격으로 형성된 장방형의 대지전극판(40)을 지면으로부터 일정거리 이격시켜 설치하고, 지하에 매설한 대지전극봉(50)을 대지전극판(40)에 접속하는 한편, 전술한 이온발생기(1)를 대지전극판(40)의 각 설치구멍(41)에 삽입 설치하여서 되는 것이다.

도면부호중 미설명부호 11은 각 이온발생틀(21)(22)(23)의 확산링(21b)(22b)(23b)과 프레임(10) 사이에 설치되는 상부애자, 12는 각 이온발생틀(21)(22)(23)의 하부체(21a)(22a)(23a)와 프레임(10) 사이에 설치되는 하부애자, 42는 대지전극판(40)을 지지하는 지지전극봉, 43은 지지전극봉(42)의 중앙부를 절연하는 절연애자이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 이온발생기(1)에 있어서 각 이온발생틀(21)(22)(23)에 고압전류를 인가하면 하부체(21a)(22a)(23a)에서 대기중의 산소, 질소 등의 기체성분을 이온화시킬 수 있게 되고, 송풍팬(30)을 통해 부양된 이온들을 확산링(21b)(22b)(22c)을 통해 전극화하여 넓고 높게 확산시킬 수 있게 된다.

한편 상기 이온발생기(1)를 이용하는 본 발명의 기상조절장치는 대지전극판(40)을 통해 대지의 자연전류를 활용하는 것이며, 각 이온발생기(1)에서 발생되는 이온의 성분 및 가속도를 별도의 제어장치를 통해 조절함으로써 이온 방출지역의 구름을 소산시키거나 응결시킬 수 있게 된다.

또한 상기 기상조절장치를 이용하여 지면으로부터 비교적 낮은 높이에 생성되는 안개층를 소멸시킬 때에는 단극 약이온 형태로 안개층을 뚫는 대류홀을 만든 다음 이온, 전극화로 대류홀을 넓히면서 상층부 태양 빛을 확산을 이용하면 아주 빠른 시간내에 넓은 지역의 안개를 간편하게 소산시킬 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 프레임(10)의 내상부에 부피가 다른 3개의 장방형 이온발생틀(21)(22)(23)을 각 면이 일정간격으로 이격되도록 중첩 설치하고, 프레임(10)의 내하부에 송풍팬(30)을 설치하여 이온발생기(1)를 구성하고, 이 이온발생기(1)를 지면으로부터 일정거리 이격시켜 설치한 대지전극판(40)의 내부에 삽입 설치한 것으로, 본 발명에 의하면 대기의 기체성분을 이온화 및 전극화하여 발생된 이온들을 넓고 높은 범위까지 작용시킬 수 있게 되므로 기상조절의 효율성과 경제성을 도모할 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 한 이온발생기의 평면도

도 2는 동 이온발생기의 정면도

도 3은 동 이온발생기의 측면도

도 4a는 동 이온발생기의 내측 전극틀의 평면도

도 4b는 동 이온발생기의 내측 전극틀의 정면도

도 5a는 동 이온발생기의 중앙 전극틀의 평면도

도 5b는 동 이온발생기의 중앙 전극틀의 정면도

도 6a는 동 이온발생기의 외측 전극틀의 평면도

도 6b는 동 이온발생기의 외측 전극틀의 정면도

도 7은 본 발명에 따른 기상조절장치의 평면도

도 8은 동 기상조절장치의 종단면도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 이온발생기 10 : 프레임

21, 22, 23 : 이온발생틀 21a, 22a, 23a : 하부체

21b, 22b, 23b : 확산링 21c, 22c, 23c : 연결전극봉

30 : 송풍팬 40 : 대지전극판

41 : 설치구멍 50 : 대지전극봉

Claims

장방형의 프레임(10) 내부에 고압전류가 인가되는 다수의 이온발생틀(21)(22)(23) 및 송풍팬(30)을 설치하되, 상기 프레임(10)의 내부 상부 중앙에 부피가 서로 다르고 상부면이 개방된 3개의 장방형 이온발생틀(21)(22)(23)을 각 면이 서로 이격되도록 중첩 설치하고, 내측 이온발생틀(21)과 외측 이온발생틀(23)에 (+)극성의 고압전류를 인가하는 동시에 중앙 이온발생틀(22)에 (-)극성의 고압전류를 인가하여 각 이온발생틀(21)(22)(23)의 사이에서 대기중의 기체를 이온화할 수 있도록 하며, 프레임(10)의 내부 하부 중앙에 각 이온발생틀(21)(22)(23)에서 발생된 이온들을 외부로 부유시킬 수 있도록 하는 송풍팬(30)을 설치한 것을 특징으로 하는 이온발생기.
제1항에 있어서, 다수의 전극봉이 수직방향과 수평방향으로 배열된 장방형의 하부체(21a)(22a)(23a)의 상부에 하부체(21a)(22a)(23a)의 폭과 길이보다 큰 직경의 확산링(21b)(22b)(23b)을 이격 설치하고, 하부체(21a)(22a)(23a)의 각 모서리부와 확산링(21b)(22b)(23b))의 사이에 연결전극봉(21c)(22c)(23c)을 설치한 형태로 각 이온발생틀(21)(22)(23)을 구성한 것을 특징으로 하는 이온발생기.
제2항에 있어서, 내측 이온발생틀(21)과 외측 이온발생틀(23)의 하부체(21a)(23a)의 바닥면 각 전극봉과 사방면 각 전극봉을 각각 세로방향과 수평방향으로 배열하고, 중앙 이온발생틀(22)의 하부체(22a)의 바닥면 각 전극봉과 사방면 각 전극봉을 각각 가로방향과 수직방향으로 배열한 것을 특징으로 하는 이온발생기.
다수의 설치구멍(41)이 형성된 장방형의 대지전극판(40)을 지면으로부터 일정거리 이격시켜 설치하고, 지하에 매설한 대지전극봉(50)을 대지전극판(40)에 접속하며, 장방형의 프레임(10)의 내상부 중앙에 부피가 서로 다르고 상부면이 개방된 3개의 장방형 이온발생틀(21)(22)(23)을 각 면이 일정간격으로 이격되도록 중첩 설치하고 내측 이온발생틀(21)과 외측 이온발생틀(23)에 (+)극성의 고압전류를 인가하는 동시에 중앙 이온발생틀(22)에 (-)극성의 고압전류를 인가하여 각 이온발생틀(21)(22)(23)의 사이에서 대기중의 기체를 이온화할 수 있도록 하며 프레임(10)의 내하부 중앙에 각 이온발생틀(21)(22)(23)에서 발생된 이온들을 상부로 부유시킬 수 있도록 하는 송풍팬(30)을 설치한 이온발생기(1)를 대지전극판(40)의 각 설치구멍(41)에 삽입 설치한 것을 특징으로 하는 이온발생기를 이용한 기상조절장치.